本文介紹的AD9956就是一種高集成度的高性能DDS芯片,它可產(chǎn)生高分辨率?高掃描率?可編程的信號(hào),可廣泛地應(yīng)用于雷達(dá)信號(hào)源中?

　　1 AD9956的主要特點(diǎn)參數(shù)

　　AD9956可產(chǎn)生μHz頻率分辨率?精微電流消耗的高分辨率?可編程信號(hào)源,并可根據(jù)需要配置成多種電路,因而可用于雷達(dá)和掃描系統(tǒng)中FM啁啾聲信號(hào)的生成?汽車(chē)?yán)走_(dá)?測(cè)試和測(cè)量設(shè)備以及聲光設(shè)備驅(qū)動(dòng)器之中?

　　AD9956的主要性能指標(biāo)如下:

　　●具有400MSPS內(nèi)部DDS時(shí)鐘速率;

　　●帶14位DAC和48位頻率調(diào)諧字;

　　●帶有200MHz輸入的相位檢測(cè)器;

　　●可進(jìn)行電荷泵電流的數(shù)字控制;

　　●可對(duì)650MHz PECL驅(qū)動(dòng)器的轉(zhuǎn)換速率進(jìn)行編程控制;

　　●1kHz失調(diào)時(shí)的相位噪音小于135dBc/Hz;

　　●160MHz時(shí)的SFDR為80dB;

　　●可進(jìn)行25MBps寫(xiě)速度串行I/O控制;

　　●帶有可編程?1~16 相位檢測(cè)器和50MHz預(yù)標(biāo)定器(÷M,÷N);

　　●內(nèi)含可編程的RF預(yù)標(biāo)定器(÷R)(R=2,4,8);

　　●工作電壓為1.8V;

　　●I/O和電荷泵電源電壓為3.3V;

　　●可用軟件控制功耗;

　　●采用48引腳MLF封裝?

　　2 管腳分布

　　AD9956引腳排列如圖1所示?該器件的主要引腳包括串口復(fù)位信號(hào)(SYNC_I/O)?I/O更新信號(hào)(I/O UPDATE)?RF預(yù)標(biāo)定器和DDS參考時(shí)鐘輸入(RF_IN)?

　　3 結(jié)構(gòu)原理

　　AD9956的功能框圖如圖2所示?AD9956內(nèi)部由DDS核?RF分頻DAC?鑒相器/電荷泵和一個(gè)差分時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)器組成?其工作特性包括精確調(diào)諧的48-bit相位累加器?可提供匹配系統(tǒng)時(shí)延的14-bit相位偏移字以及可提供線性掃頻的24-bit頻率累加器?儲(chǔ)存在相位累加器中的瞬時(shí)值可表示正弦頻率的瞬時(shí)相位?在每個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘周期,相位累加器的增量由儲(chǔ)存在控制寄存器中的頻率調(diào)諧字(FTW)決定,它一般通過(guò)FTW增加其值?直到溢出(超出最大值)?由于較大的FTW會(huì)引起頻繁的溢出,因此可表示更高的頻率?相反,較小的FTW會(huì)導(dǎo)致較慢的溢出以表示較低的頻率?

　　4 高線性度LFM信號(hào)發(fā)生器

　　線性調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)的距離分辨力一般可由線性調(diào)頻信號(hào)的帶寬和線性度決定?因此在雷達(dá)應(yīng)用中,產(chǎn)生高線性度的寬帶線性調(diào)頻信號(hào)至關(guān)重要?由于AD9956的調(diào)諧分辨率達(dá)10μHz?所以利用AD9956可產(chǎn)生高線性度的寬帶線性調(diào)頻連續(xù)波(LFMCW)信號(hào)?其原理圖如圖3所示?

　　傳統(tǒng)的PLL電路會(huì)遇到兩個(gè)基本限制:首先,反饋環(huán)路上的分頻器是整數(shù)值,因此環(huán)路的分辨率受限?其次,簡(jiǎn)單的分頻器用在環(huán)路上時(shí),其環(huán)路增益是靜態(tài)的,這一點(diǎn)限制了輸出頻率的掃描?而AD9956把DDS部分用在了PLL環(huán)路上,這樣就克服了傳統(tǒng)PLL的兩個(gè)限制?

　　圖3中的DDS線性掃頻輸出的信號(hào)經(jīng)DAC轉(zhuǎn)變?yōu)槟M信號(hào)后,再通過(guò)低通濾波器輸入鑒相器的OSC和OSC端,鑒相器輸出CP_OUT通過(guò)低通濾波器后作為VCO輸入,最后再將VCO輸出經(jīng)過(guò)R分頻器后輸入到DDS的輸入端?

　　該設(shè)計(jì)中的DDS掃頻起始頻率為24MHz,終止頻率為25MHz,最高分辨率達(dá)10μHz?VCO掃頻起始頻率為2.6GHz,終止頻率為2.7GHz分辨率達(dá)0.01μHz?

　　通過(guò)編程可以改變掃頻速率及分辨率,同時(shí)可以改變輸出頻率?AD9956控制字的改變可通過(guò)計(jì)算機(jī)串口實(shí)現(xiàn)?其主過(guò)程為:首先是主復(fù)位RESET ,主要任務(wù)是清除所有的累加器并使所有的寄存器恢復(fù)為默認(rèn)值;其次是送串口數(shù)據(jù)?SDI/O ,其中3-線方式只做輸入,2-線方式則既做輸入也做輸出;第三是更新串口(I/O UPDATE),即把所有I/O緩沖器里的數(shù)據(jù)送到各自對(duì)應(yīng)的寄存器中,以實(shí)現(xiàn)對(duì)掃頻速率?分辨率及輸出頻率的編程?